CN1257594C - 具有铁芯混合电枢组件的线性无刷直流电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了在线性无刷直流电机中使用的叠层组件，该叠层组件具有：基部(106)；从该基部延伸出的多个齿(102)，绕组可围绕所述多个齿定位，其中多个齿彼此分开，以在邻近的齿之间和其末端限定凹槽开口，磁性材料(112)被成形和定位为封闭邻近的齿之间的一个或多个狭槽开口。本发明还披露了；沿着叠层组件的护铁定位的安装架(120)，它被成形为使安装架(124)的末端与该叠层组件的末端结合。

Description

具有铁芯混合电枢组件的线性无刷直流电动机
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2001年4月9日提交的临时申请号为60/282,546的优先权。
技术领域
本申请一般涉及线性无刷直流电动机，尤其涉及用于线性无刷直流电动机的混合电枢组件。
技术背景
矩形结构的典型线性无刷电动机主要包括两个部件：电枢组件和场组件，它们彼此通过较小的气隙隔开。
电枢组件又包括叠片的叠层组件10，叠片的狭槽12中设有三相绕组。这种叠层组件10在图1中示出。场组件是矩形软磁铁板，具有朝向气隙的交变极性矩形磁铁。
通常选择的电枢组件的狭槽开口14应当尽可能小，从而使楔榫接合(制动)力(cogging force)最小。图2示出典型的狭槽开口14。然而，小的狭槽开口限制了可用于绕组的电线的尺寸。此外，狭槽开口14变得越小，所有机器绕组工艺都将变得越困难。
另外，为了将电枢组件连接到一机械结构，叠层组件10的顶面16应当被钻孔且具有内螺纹孔。由于叠片结构不合适这样的孔，所以设置了带有安装孔的锁闭楔18，如图1所示。一旦为了这些锁闭楔18对带有狭槽12的叠片结构冲压，锁闭楔18之间的距离就被固定，且如果不重新装备用于叠片结构的冲压机，就不能改变锁闭楔18之间的距离。
因此，希望具有便于线圈缠绕，同时也使楔榫接合力最小的电枢组件设计。同样希望，具有到机械结构的连接是简易而灵活的电枢组件设计。
发明内容
本发明提供一种叠层组件，用于包括多个绕组的电枢组件中，所述叠层组件包括：基部；多个齿，从基部延伸出，所述绕组围绕所述多个齿定位；以及由磁性材料形成的安装架，它被形成为可分离地与所述基部相连以与所述基部、多个齿和多个绕组形成磁路，并延伸过所述基部的外部边缘。
本发明的电枢组件结构提供了上述和其它所希望的特征，其包括：基部；从基部延伸出的多个齿，绕组围绕这些齿定位，其中多个齿彼此隔开以将狭槽开口限定在邻近的齿的末端或它们之间。此外还包括，磁性材料，其被成形并定位成封闭围绕邻近的齿之间的一个或多个狭槽开口。
本发明的电枢组件的另一实施例包括：基部；从基部延伸且绕组可围绕其定位的多个齿；以及被成形成定位在底部的外边缘上并在基部的外边缘外延伸的磁性材料。
在本发明的再一实施例中，电枢组件包括：基部；从底部延伸出的多个齿，围绕这些齿定位绕组，其中多个齿彼此隔开以将狭槽开口限定在临近的齿的末端或之间，以及呈楔形的磁性材料，其被安装进形成在邻近的齿上的凹槽，以围绕邻近的齿之间的狭槽开口。
本发明的设计目标和特征包括下列各项：
1)生成完全开口的狭槽，以使得机械缠绕工艺可行；
2)可将线圈(围绕每个齿)插入狭槽，该线圈已被单独绕在线轴上；
3)在插入电枢绕组后，通过使用磁性楔堵塞或关闭狭槽开口使楔榫接合力最小，该磁性楔由固体软磁铁或小梯形叠片的叠层组件制成；
4)提供不同较多地重新装备叠片冲压机而将电枢组件连接到具有能灵活改变安装孔之间距离的结构的机械装置。
根据详细的描述和附图，本发明的这些和其它特点和优点将更加易于理解。
附图简要说明
图1是现有技术的典型叠层组件的图示。
图2是现有技术的典型叠层组件的一部分的图示。
图3是根据本发明的叠层组件的一部分的图示。
图4是根据本发明的一个实施例的叠层组件的一部分的图示，其中图3的狭槽开口已被塞住。
图5A和图5B示出根据本发明的另一实施例的包括安装架的叠层组件的一部分的图示，还示出图4的实施例中的楔。
图6是本发明的一个实施例的叠层组件中的齿和楔的一部分的放大图。
本发明的详细描述
现在参考图3，示出了本发明的一个实施例的叠层组件100。如图所示，叠层组件的齿102从基部106向外延伸。用来分隔齿102的狭槽104的宽度基本上从底部(基部106处)到顶部108(齿的自由端)是相同的。这与现有的叠层组件的齿结构相反，例如图2，其中齿的顶端向外倾斜，以使齿之间的狭槽开口14变窄。
根据本发明，每个齿102的顶部108具有两个额外的凹槽110，如图3所示；凹槽用以容纳磁性楔112，如图4所示。这些磁性楔112的目的在于使沿着齿102的中心线114和狭槽104的中心线116的气隙磁阻的差值最小。该差值越小，楔榫接合力就越小。
根据本发明的再一实施例，在图5A和5B中示出，混合电枢组件包括：带有绕组(未示出)的叠层组件100；在狭槽104中的磁性楔112；以及由软磁材料制成的安装架120。优选地，安装架120在沿着叠层组件100的纵轴方向的尺寸大于叠层组件100的尺寸，其厚度选择为当与叠层组件100的基部106的厚度相加时，总的护铁(backiron)厚度足够大以传导磁通量。如在图5A看到的，横过纵向轴的叠层组件100的宽度还优选地大于叠层组件的宽度。优选采用楔榫结构，从而能够使叠层组件100和安装架120精确装配。
该优选的楔榫结构在图5B中进一步示出。在叠层组件100的末端可以看到，基部106的表面在朝向基部106的外表面的方向向外弯曲。还可以看到，安装架120的末端具有在齿102方向向下延伸的部分122和124，其内表面具有与基部106的末端相配合的形状。特别地，部分122和124的内表面向内张开，以便部分122和124锁定基部106的向外张开的末端。虽然在优选结构中已经披露了楔榫结构，应当理解，在本发明的精神内，其它结构可被用于在叠层组件100的基部106上定位安装架120。
因为在图5A和图5B示出的本发明的实施例中没有将所有的护铁(基板106和安装架120)分成层，护铁的实心部分(安装架120)将会有额外的涡电流损失。然而，由于护铁的实心部分的横截面大于层压部分的横截面(图5B)，所以护铁的实心部分中的通量密度相对较低。因此，相对于(通量密度)2的额外涡电流损失比例也将比较低。
在本发明的安装架的结构下，不需要为了适应装配孔之间距离的改变而重新装备叠片冲压机，并且，能够通过将现有技术中的多个楔替换为一个支架来改变装配孔结构。
图6是实心或层状磁性楔112和凹槽110之间的关系的扩大图，它们形成在本发明的电枢叠层组件100的齿102的顶部108上。优选采用楔榫结构以使齿102和楔112之间精确配合。如图6所示，楔112具有梯形的横截面，向里朝向绕组(未示出)的楔表面126的长度大于远离绕组朝外的表面的长度。在每个齿102的顶部108切出槽口110，其形状与楔112的尺寸匹配，以便在凹槽110和楔112之间实现楔形接合。应当注意，对于图6中的实施例而言，当楔112在凹槽110中时，楔112的大小使其远离绕组朝外的表面，基本上与齿102的朝外表面齐平。
虽然已经披露了作为优选结构的楔榫结构，应当理解，在本发明的精神之内，其它结构也可用于在邻近的齿102之间定位楔112。
此处所采用的术语和说明仅出于描述的目的，而非用于限定，并且，并非专门使用这些术语而排出与以上所示出的和所描述的部分或全部特征相等价的术语和描述，应当理解，在本发明所要求的范围内可能有多种变化。

Claims (9)

1.一种叠层组件，用于包括多个绕组的电枢组件中，所述叠层组件包括：
基部；
多个齿，从基部延伸出，所述绕组围绕所述多个齿定位；以及
由磁性材料形成的安装架，它被形成为可分离地与所述基部相连以与所述基部、多个齿和多个绕组形成磁路，并延伸过所述基部的外部边缘。
2.根据权利要求1所述的叠层组件，其中所述基部的厚度和所述安装架的厚度生成结合横截面从而以相对低的通量密度传导磁通量。
3.根据权利要求1所述的叠层组件，其中所述安装架以楔榫结构被连接至所述叠层组件的基部。
4.根据权利要求3所述的叠层组件，其中所述基部的厚度和所述安装架的厚度被选择成使组合的厚度足够用于传导磁通量。
5.如权利要求1所述的叠层组件，其中，所述安装架形成用于所述叠层组件的护铁的实心部分。
6.如权利要求1所述的叠层组件，其中，所述安装架具有基本实心的横截面。
7.如权利要求1所述的叠层组件，其中，所述安装架由软磁材料形成。
8.如权利要求1、2、3、4、5、6或者7所述的叠层组件，还包括位于所述多个齿周围的多个绕组以形成一个电枢组件。
9.如权利要求8所述的叠层组件，还包括定位成通过一空隙与所述电枢组件隔开的场组件以形成一线性无刷直流电机。
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